2.2.1 Рівні маршрутизації

Роботу маршрутизатора можна розділити на 4 рівні:

1. рівень інтерфейсів;

2. рівень мережевого протоколу;

3. канальний рівень;

4. рівень протоколів маршрутизації

Рівень інтерфейсів (нижній рівень) забезпечує фізичний зв'язок з середовищем передачі даних. Для цього маршрутизатор повинен мати до кількох десятків роз'ємів відповідних типів.

Частина інтерфейсів використовується для підключення до локальної мережі, частина - до глобальних мереж. Найважливішою характеристикою для споживача є перелік підтримуваних маршрутизатором фізичних інтерфейсів (портів). Залежно від обраної конфігурації кожен порт підтримує певний вид протоколу передачі даних. Кожен порт маршрутизатора є кінцевою точкою підмережі, тому йому присвоюється два типи адрес - локальна і мережева .

Рівень мережевого протоколу реалізується за допомогою спеціального модулю, який обчислює контрольну суму пакета, час життя пакету в мережі, відкидає пошкоджені пакети. На відміну від мостів і комутаторів, маршрутизатор має функцію фільтрації трафіку, тобто він здатний обробляти і аналізувати окремі поля пакетів. Для управління цією функцією він оснащується користувацьким інтерфейсом, за допомогою якого можна легко задавати правила фільтрації.

Другим завданням рівня мережевого протоколу є обслуговування черг пакетів, якщо швидкість їх обробки менше швидкості надходження. При цьому після досягнення чергою певної критичної величини, пакети, що знову надходять, відкидаються.

Третьою і основною задачею мережевого рівня є визначення маршруту пакета. З поля адреси призначення пакета вилучається номер мережі, потім маршрутизатор по ньому визначає мережеву адресу наступного маршрутизатора та ідентифікатор свого порту, через який необхідно передати даний пакет. Якщо цей номер відсутній, то пакет відкидається. Для передачі пакету іншому маршрутизатору, необхідно перевести його мережеву адресу в локальну, використовуючи спеціальну таблицю відповідності.

Четвертою функцією мережевого рівня є фрагментація пакетів, якщо у них не збігаються максимально допустимі значення довжини поля даних кадру.

На канальному рівні відбувається упаковка пакету в кадр відповідного формату із записом локальної адреси наступного маршрутизатора. Після цього кадр відправляється в мережу.

За допомогою протоколів маршрутизації проводиться побудова таблиць маршрутизації в автоматичному режимі. Ці протоколи не слід плутати з мережевими, тому що вони збирають і передають лише службову інформацію (зокрема про зміни в мережі). В якості транспорту використовуються звичайні мережеві протоколи. На основі карт маршрутизації визначається найкоротший шлях до кінцевої адреси.

На відміну від комутаторів і мостів, в таблицях маршрутизації записуються номери підмереж, а не MAC-адреси. Другою відмінністю є активний обмін з іншими маршрутизаторами інформацією про топологію зв'язків у підмережах, їх пропускна здатність і стан каналів.

2.2.2 Вимоги до сучасних маршрутизаторів

Дві основні вимоги до сучасних маршрутизаторів – це швидкість роботи та функціональність.

Функціональність характеризується набором підтримуваних мережевих протоколів, протоколів маршрутизації, портів. Вона досягається за допомогою використання модульної конструкції, коли в одне шасі встановлюється декілька блоків з портами певного типу.

Вимога до швидкості роботи маршрутизатора особливо важлива в сучасних умовах, коли сумарна швидкість руху пакетів може досягати декількох терабіт за секунду.

З урахуванням цієї вимоги маршрутизатори можуть бути:

а) однопроцесорними, коли кожен протокол реалізується за допомогою спеціального програмного модуля;

б) багатопроцесорними, коли кожен порт має свій спеціальний процесор. При цьому для декількох портів може використовуватися і загальний спеціалізований процесор. Така вузька спеціалізація дозволяє істотно збільшити швидкість роботи маршрутизатора.